一種fsae賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，特別是一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院LS Racing車隊(duì)在中國大學(xué)生方程式汽車大賽(簡稱FSAE)燃油賽車比賽中所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是化油器發(fā)動(dòng)機(jī)?；推饕揽繗饬鹘?jīng)過喉管時(shí)所產(chǎn)生的真空度吸出汽油，形成可燃混合氣。這種供油方式有以下不足：
(1)進(jìn)氣阻力大、汽油霧化質(zhì)量差。喉管設(shè)在進(jìn)氣通道中增加了進(jìn)氣阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)較?。皇軞饬魉俣鹊南拗?，吸出的汽油其霧化較差，尤其在小負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速時(shí)，汽油的霧化就更差。這些都對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性造成不良的影響。
[0003](2)供油變化不及時(shí)。由于汽油慣性較空氣大，在加速時(shí)容量造成供油滯后而使混合氣過稀，減速時(shí)則會(huì)使汽油不能及時(shí)減少而造成混合氣過濃。
[0004](3)不能實(shí)現(xiàn)最佳空燃比控制。雖然化油器通過增設(shè)一些輔助裝置來改善其供油特性，但仍不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化對混合氣空燃比的實(shí)際需要，發(fā)動(dòng)機(jī)通常在混合氣偏濃的情況下工作。
[0005]化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性差，排氣污染高，已成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的障礙。汽油噴射系統(tǒng)采用噴油器將汽油噴射到進(jìn)氣管中，并與進(jìn)氣流混合形成可燃混合氣。這種供油方式很好地解決了化油器進(jìn)氣阻力大、汽油霧化質(zhì)量差、供油變化不及時(shí)等問題，并可實(shí)現(xiàn)最佳的空燃比控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性對發(fā)動(dòng)機(jī)重新進(jìn)行自主標(biāo)定，提供一種在保證動(dòng)力性的前提下提高燃油經(jīng)濟(jì)性的FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其制備方法，進(jìn)而對原化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式進(jìn)行改進(jìn)，使其改變成成汽油噴射系統(tǒng)。
[0007]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體為一端為閉合端、另一端為開口端的圓桶結(jié)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體的閉合端上設(shè)有曲軸安裝孔和螺栓孔，所述的曲軸安裝孔上設(shè)有楔形鍵槽，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中設(shè)有磁圈，還包括齒圈，所述的齒圈為外壁上設(shè)有齒條的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有限位臺(tái)階，所述的齒圈套在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上并通過限位臺(tái)階限位。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述齒圈的外壁上的齒條數(shù)量為36齒缺2齒。
[0009]所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有減重孔。
[0010]所述的齒圈的高度Η為1cm、厚度為3mm，該齒圈的內(nèi)孔與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體為過盈配合安裝，過盈量為〇. 15_。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制備方法，包括以下步驟：A.采用未加工有齒條的毛坯齒圈和外圓周面上未設(shè)有齒條的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體，所述毛坯齒圈的內(nèi)孔與相配合安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體為過盈配合，過盈量為0. 15_ ;
B.將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體通過車削方式在其外圓周面上削磨出限位臺(tái)階，將浸滿水的砂布團(tuán)放入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中，將毛坯齒圈用乙炔火焰迅速加熱到300-400 °C后，用尖嘴鉗將該毛坯齒圈套入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上，并通過限位臺(tái)階進(jìn)行限位；
C.用水馬上淋到步驟B中已安裝到位的毛坯齒圈上，使毛坯齒圈的溫度迅速降至常溫，此時(shí)毛坯齒圈和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體整合成一體得到安裝有毛坯齒圈的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子；
D.將步驟C中得到的安裝有毛坯齒圈的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子用螺栓安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具上，然后將該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具在線切割機(jī)上定位夾緊后，通過線切割機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進(jìn)行切割加工使毛坯齒圈形成帶有齒條的齒圈，即可得到一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0012]—種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制備方法，還包括以下步驟：對步驟D中得到的FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，通過開設(shè)減重孔去除發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在5000r/min的高速轉(zhuǎn)速下的不平衡量，使其在高速轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小。
[0013]所述齒圈上的齒條為36齒缺2齒的齒條形狀，該齒條形狀為采用逆向工程，根據(jù)霍爾式凸輪軸位置傳感器輸出的波形得到的。
[0014]所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具為一塊開設(shè)有用以固定安裝發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體的螺栓孔的平板。
[0015]所述未加工有齒條的毛坯齒圈通過對45號(hào)鋼材料加工而得的。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其制備方法，具有以下有益效果：
1.本發(fā)明還包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體和齒圈，所述的齒圈為外壁上設(shè)有齒條的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有限位臺(tái)階，所述的齒圈套在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上并通過限位臺(tái)階限位。本發(fā)明通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)以對原化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式進(jìn)行改進(jìn)，使其改變成成汽油噴射系統(tǒng)。且本發(fā)明在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架和水力測功機(jī)上進(jìn)行了改裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，使用MOTEC M84 ECU對發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量和點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)有優(yōu)良的功率和扭矩輸出。針對動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性對發(fā)動(dòng)機(jī)重新進(jìn)行標(biāo)定，通過試驗(yàn)得出改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)在保證動(dòng)力性的前提下提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0017]2.本發(fā)明中的制備方法中將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體通過車削在其外圓周面上削磨出限位臺(tái)階，將浸滿水的砂布團(tuán)放入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中，將毛坯齒圈用乙炔火焰迅速加熱到300-400°C后，此時(shí)毛坯齒圈馬上擴(kuò)大到原來的1. 2至1. 3倍，然后用尖嘴鉗將該毛坯齒圈套入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體上，并通過限位臺(tái)階進(jìn)行限位；最后通過用水澆將毛坯齒圈的溫度迅速降至常溫，此時(shí)毛坯齒圈和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體整合成一體得到安裝有毛坯齒圈的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)孔安裝有磁圈，故齒圈與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的連接不能用焊接的方式整合為一體，因?yàn)楦邷氐暮附臃绞綍?huì)使磁圈的磁性消失，而本發(fā)明采用對齒圈進(jìn)行熱脹冷縮的方式將齒圈與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整合為一體，避免了磁圈的磁性消失。
[0018]3.本發(fā)明中的制備方法中將安裝有毛坯齒圈的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子用螺栓安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具上，然后將該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具在線切割機(jī)上定位夾緊后，通過線切割機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進(jìn)行齒條的加工使毛坯齒圈形成帶有齒條的齒圈，即可得到一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。由于齒圈的厚度比較小，故在加工時(shí)由于切割的力度比較大容易發(fā)生形變，而形變后的齒圈在使用過程中容易與霍爾式凸輪軸位置傳感器發(fā)明碰撞，進(jìn)而影響使用，故在加工過程中通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行定位夾持，然后在切割時(shí)同時(shí)對該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進(jìn)行切割，進(jìn)而可以預(yù)防齒圈在切割過程中的過渡形變，保證加工后的齒圈的形位公差在0.02mm以內(nèi)，即確保了齒圈的圓度，進(jìn)而保證在使用時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與霍爾式凸輪軸位置傳感器之間的徑向間隙為1.2-1.5_。
[0019]4.本發(fā)明中還對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，通過減重孔去除發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在5000r/min的高速轉(zhuǎn)速下的不平衡量，保證其在高速轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小。而本發(fā)明中的毛坯齒圈使用的材料為45號(hào)鋼材料，不僅材料來源方便，還具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。制造成本低。
[0020]下面，結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及其制備方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0021]圖1:本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0022]圖2:本發(fā)明中未加工有齒條的毛坯齒圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3:本發(fā)明中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具的連接示意圖。
[0024]圖4:從另一角度看發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具的連接狀態(tài)示意圖。
[0025]圖5:本發(fā)明中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與霍爾式凸輪軸位置傳感器的連接狀態(tài)示意圖。
[0026]圖6:本發(fā)明中曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]在上述附圖中，各標(biāo)號(hào)說明如下:
1-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體，2-齒圈，3-曲軸安裝孔，4-減重孔，5-楔形鍵槽，6-螺栓，7-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具，8-曲軸，9-霍爾式凸輪軸位置傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0028]—種FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體1和齒圈2，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體1為一端為閉合端、另一端為開口端的圓桶結(jié)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體1的閉合端上設(shè)有曲軸安裝孔3和螺栓孔，所述的曲軸安裝孔3上設(shè)有楔形鍵槽5，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本體1的內(nèi)孔中設(shè)有磁圈。所述